JP2003328733A

JP2003328733A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2003328733A
Application number: JP2002141512A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ito; 泰志伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-19
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP4007059B2

Abstract

(57)【要約】【課題】できるだけ少ない量の還元剤でもって排気浄
化触媒において高い特定成分浄化率を得る。【解決手段】流入する排気ガス中の還元剤濃度が所定
濃度よりも高いときに排気ガス中の特定成分を還元剤に
よって還元浄化する排気浄化触媒２５，６０を具備す
る。所定条件が成立したときに還元剤供給手段６によっ
て所定量の還元剤を供給することで排気浄化触媒に流入
する排気ガス中の還元剤濃度を所定濃度よりも高くする
還元剤濃度増大処理が実行される。内燃機関が排気ガス
を還元剤供給手段下流から再び燃焼室５に導入させるこ
とができるように構成されている。還元剤濃度増大処理
の実行中に排気ガスが燃焼室に導入されており、還元剤
濃度増大処理の実行中において還元剤濃度増大処理が開
始されてから所定期間においては上記所定量よりも多い
量の還元剤が還元剤供給手段によって供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮点火式の内燃機関から排出される排
気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）を還元浄化するための
ＮＯ_X触媒を排気通路に備えた排気浄化装置が、特許第
２７２２９９０号公報に開示されている。ここでのＮＯ
_X触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーン空
燃比であるときには、排気ガス中のＮＯ_Xを吸収し、一
方、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比で
あるときには、吸収しているＮＯ_Xを排気ガス中の未燃
炭化水素（ＨＣ）によって還元浄化することができる。

【０００３】ここで、上述したＮＯ_X触媒には、吸収可
能なＮＯ_Xの量に限界がある。しかしながら、圧縮点火
式の内燃機関から排出される排気ガスの空燃比は、通
常、リーン空燃比である。したがって、上述したタイプ
のＮＯ_X触媒が圧縮点火式の内燃機関の排気通路に配置
されている場合には、通常、ＮＯ_X触媒に流入する排気
ガスの空燃比はリーン空燃比であるので、このままで
は、ＮＯ_X触媒に吸収されたＮＯ_Xの量がその許容限界値
を超えてしまう。そこで、上記公報では、ＮＯ_X触媒に
流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比である間、Ｎ
Ｏ_X触媒に排気ガス中のＮＯ_Xを吸収させておき、ＮＯ_X
触媒が吸収したＮＯ_Xの量がその許容限界値に達する前
に、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射する燃料の量を増量
して燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチ空
燃比とすること（以下、リッチ処理と称す）によって、
ＮＯ_X触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、排気ガ
ス中の未燃ＨＣを還元剤として、ＮＯ_Xを還元浄化して
しまうようにしている。

【０００４】ところで、このように排気ガスの空燃比を
リッチ空燃比とするためには、内燃機関の駆動には直接
関係のない燃料を燃料噴射弁から噴射しなければない。
このため、少なからず、内燃機関の燃費は悪化する。し
かしながら、内燃機関の燃費は高く維持されるべきであ
るので、排気ガスの空燃比をリッチ空燃比とするために
噴射される燃料（以下、リッチ用燃料と称す）の量は、
少ないほど好ましい。

【０００５】ところが、ＮＯ_X触媒においてＮＯ_Xを還元
浄化するためには、少なくとも、排気ガスの空燃比をリ
ッチ空燃比とするのに足るだけの量の燃料は必要である
し、しかも、ＮＯ_X触媒においてＮＯ_Xを還元浄化するの
に最適なリッチ空燃比が存在することから、ＮＯ_X触媒
においてＮＯ_Xを良好に還元浄化するためには、排気ガ
スの空燃比を最適なリッチ空燃比とするための量の燃料
は必要である。すなわち、ＮＯ_X触媒において高いＮＯ_X
浄化率を得るためには、或る一定量以上の燃料が必要と
なる。

【０００６】こうした理由から、燃費の悪化を抑制する
ためだけに、安易に、リッチ用燃料の量を少なくするこ
とはできない。もちろん、内燃機関の吸気通路に燃焼室
に導入される空気の量（吸気量）を制御するための吸気
量制御弁を配置しておき、リッチ処理が実行されるとき
に、この吸気量制御弁の開度を小さくすることによって
吸気量を少なくすれば、リッチ用燃料の量は少なくてす
む。しかしながら、吸気量制御弁の開度を小さくするこ
とによって吸気量を少なくすると、吸気量制御弁下流の
吸気通路内の負圧が過剰に大きくなり、したがって、燃
焼室におけるポンピングロスが大きくなってしまい、内
燃機関の出力が低下しまうので、吸気量制御弁の開度を
小さくすることによって吸気量を少なくすることは好ま
しくない。

【０００７】そこで、上記公報では、燃焼室から排出さ
れた排気ガスを再び燃焼室に導入することができるよう
に内燃機関を構成し、リッチ処理の実行時においては、
燃焼室に導入される排気ガスの量を多くすることによっ
て、結果的に、新たに燃焼室に吸入される空気の量を少
なくするようにしている。これによれば、リッチ用燃料
の量が少なくなると共に、吸気通路内の負圧を過剰に大
きくしてしまうこともない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
タイプのＮＯ_X触媒を備えた排気浄化装置に対しては、
できるだけ少ない量の燃料でもってＮＯ_X触媒において
高いＮＯ_X浄化率を得るという要請がある。一般的に、
こうした要請は、流入する排気ガスの空燃比がリッチ空
燃比であるときに排気ガス中の特定成分を還元剤によっ
て還元浄化することができる排気浄化触媒を備えた排気
浄化装置においては、できるだけ少ない量の還元剤でも
って排気浄化触媒において高い特定成分浄化率を得ると
いう要請となる。そこで、本発明の目的は、従来の手段
とは異なる手段によって、できるだけ少ない量の還元剤
でもって排気浄化触媒において高い特定成分浄化率を得
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、１番目の発明では、内燃機関の燃焼室から排出され
る排気ガス中の特定成分を浄化するための排気浄化触媒
と、燃焼室または排気ガス中に還元剤を供給するための
還元剤供給手段とを具備し、上記排気浄化触媒がそこに
流入する排気ガス中の還元剤濃度が予め定められた濃度
よりも高いときに排気ガス中の特定成分を還元剤によっ
て還元浄化することができ、予め定められた条件が成立
したときに上記還元剤供給手段によって予め定められた
量の還元剤を供給することで排気浄化触媒に流入する排
気ガス中の還元剤濃度を上記予め定められた濃度よりも
高くする還元剤濃度増大処理が実行されるようになって
いる排気浄化装置において、内燃機関が燃焼室から排出
された排気ガスを上記還元剤供給手段の下流から再び燃
焼室に導入させることができるように構成されており、
上記還元剤濃度増大処理の実行中に排気ガスが燃焼室に
導入されており、該還元剤濃度増大処理の実行中におい
て該還元剤濃度増大処理が開始されてから予め定められ
た期間においては、上記予め定められた量よりも多い量
の還元剤が還元剤供給手段によって供給されるようにし
た。

【００１０】ここで、排気浄化触媒、還元剤供給手段、
排気ガス中の還元剤濃度、予め定められた条件、およ
び、還元剤濃度増大処理は、それぞれ、後述する実施形
態では、ＮＯ_X触媒（またはフィルタ）、燃料噴射弁
（またはＨＣ噴射弁）、排気ガスの空燃比、リッチ処理
開始条件、および、リッチ処理に相当する。

【００１１】上記課題を解決するために、２番目の発明
では、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の特
定成分を浄化するための排気浄化触媒と、燃焼室または
排気ガス中に還元剤を供給するための還元剤供給手段と
を具備し、上記排気浄化触媒がそこに流入する排気ガス
中の還元剤濃度が予め定められた濃度よりも高いときに
排気ガス中の特定成分を還元剤によって還元浄化するこ
とができ、予め定められた条件が成立したときに上記還
元剤供給手段によって還元剤を供給することで排気浄化
触媒に流入する排気ガス中の還元剤濃度を上記予め定め
られた濃度よりも高くする還元剤濃度増大処理が実行さ
れるようになっている排気浄化装置において、内燃機関
が燃焼室から排出された排気ガスを上記還元剤供給手段
の下流から再び燃焼室に導入させることが可能であって
燃焼室に再び導入される排気ガスの量を制御することが
できるように構成されており、上記還元剤濃度増大処理
の実行中に排気ガスが燃焼室に導入されており、該還元
剤濃度増大処理の終了前の予め定められたタイミングに
おいて燃焼室へ導入される排気ガスの量を少なくするよ
うにした。

【００１２】ここで、排気浄化触媒、還元剤供給手段、
排気ガス中の還元剤濃度、予め定められた条件、およ
び、還元剤濃度増大処理は、ぞれぞれ、後述する実施形
態では、ＮＯ_X触媒（またはフィルタ）、燃料噴射弁
（またはＨＣ噴射弁）、排気ガスの空燃比、リッチ処理
開始条件、および、リッチ処理に相当する。

【００１３】３番目の発明では、２番目の発明におい
て、還元剤濃度増大処理の終了前の予め定められたタイ
ミングから、排気浄化触媒から流出する排気ガス中の還
元剤濃度が予め定められた濃度となるまで、燃焼室へ導
入される排気ガスの量が少なくされている。

【００１４】４番目の発明では、２番目の発明におい
て、燃焼室から排出された排気ガスを還元剤供給手段下
流から再び燃焼室に導入させるための排気導入通路と、
該排気導入通路を介して燃焼室に再び導入される排気ガ
スの量を制御するための排気ガス量制御弁とを具備し、
還元剤濃度増大処理の終了前の予め定められたタイミン
グにおいて上記排気ガス量制御弁の開度を小さくするこ
とによって燃焼室へ導入される排気ガスの量を少なくす
るようにした。ここで、排気導入通路、および、排気ガ
ス量制御弁は、それぞれ、後述する実施形態では、ＥＧ
Ｒ通路、および、ＥＧＲ弁に相当する。

【００１５】５番目の発明では、２番目の発明におい
て、排気浄化触媒上流に排気ターボチャージャの排気タ
ービンが配置されており、該排気ターボチャージャがそ
の排気タービンを通過する排気ガスの流量を制御するこ
とができるようになっており、燃焼室から排出された排
気ガスを還元剤供給手段下流から再び燃焼室に導入させ
るための排気導入通路が上記排気タービン上流から分岐
し、上記排気タービンを通過する排気ガスの流量を制御
することによって上記排気導入通路を介して燃焼室に再
び導入される排気ガスの量が制御され、還元剤濃度増大
処理の終了前の予め定められたタイミングにおいて上記
排気タービンを通過する排気ガスの流量を多くすること
によって燃焼室へ導入される排気ガスの量を少なくする
ようにした。ここで、排気導入通路は、後述する実施形
態では、ＥＧＲ通路に相当する。

【００１６】上記課題を解決するために、６番目の発明
では、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の特
定成分を浄化するための排気浄化触媒と、該排気浄化触
媒上流において燃焼室または排気ガス中に還元剤を供給
するための還元剤供給手段とを具備し、上記排気浄化触
媒がそこに流入する排気ガス中の還元剤濃度が予め定め
られた濃度よりも高いときに排気ガス中の特定成分を還
元剤によって還元浄化することができ、予め定められた
条件が成立したときに上記還元剤供給手段によって還元
剤を供給することで排気浄化触媒に流入する排気ガス中
の還元剤濃度を上記予め定められた濃度よりも高くする
還元剤濃度増大処理が実行されるようになっている排気
浄化装置において、内燃機関が燃焼室から排出された排
気ガスを上記還元剤供給手段の下流から再び燃焼室に導
入させることが可能であって燃焼室に再び導入される排
気ガスの量を制御することができるように構成されてお
り、上記還元剤濃度増大処理の実行中においては燃焼室
から排出される排気ガスのほとんどが燃焼室に再び導入
されるようにし、上記還元剤濃度増大処理が終了したと
きに燃焼室から排出される排気ガスのほとんどが排気浄
化触媒に流入するようにした。

【００１７】ここで、排気浄化触媒、還元剤供給手段、
排気ガス中の還元剤濃度、予め定められた条件、およ
び、還元剤濃度増大処理は、それぞれ、後述する実施形
態では、ＮＯ_X触媒（またはフィルタ）、燃料噴射弁、
排気ガスの空燃比、リッチ処理開始条件、および、リッ
チ処理に相当する。

【００１８】７番目の発明では、１〜６番目の発明のい
ずれか１つにおいて、上記還元剤供給手段が燃焼室内に
燃料を供給するための燃料噴射弁であり、上記還元剤濃
度増大処理では該燃料噴射弁から燃料が還元剤として噴
射されることによって排気浄化触媒に流入する排気ガス
中の還元剤濃度が上記予め定められた濃度よりも高くさ
れ、上記還元剤濃度増大処理が内燃機関が減速運転せし
められており且つ内燃機関を駆動するために噴射される
燃料の量が零とされている条件が満たされたときに実行
される。こうした条件が満たされていれば、還元剤濃度
増大処理が実行されたとしても、内燃機関の作動状態が
不安定になることはない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１に示した内燃機関は４ストローク圧縮着火
式の内燃機関である。図１において、１は機関本体、２
はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピスト
ン、５は燃焼室、６は電気制御式の燃料噴射弁、７は吸
気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポート
をそれぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１
を介してサージタンク１２に連結される。サージタンク
１２は吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介し
て過給機、例えば、排気ターボチャージャ１５のコンプ
レッサ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の
入口部は吸気管１７を介してエアクリーナ１８に連結さ
れる。吸気管１７内には、ステップモータ１９により駆
動されるスロットル弁２０が配置される。また、スロッ
トル弁２０上流の吸気管１７には、燃焼室５内に吸入さ
れる空気（以下、新気と称す）の質量流量を検出するた
めの質量流量検出器２１が配置される。

【００２０】一方、排気ポート１０は、排気マニホルド
２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン
２３の入口部に連結される。排気タービン２３の出口部
は、排気管２４を介してＮＯ_X触媒２５を内蔵したケー
シング２６に連結される。ケーシング２６の出口部に連
結された排気管２８には、空燃比センサ２７が取り付け
られている。

【００２１】排気タービン２３の出口部下流であってＮ
Ｏ_X触媒２５上流の排気管２４とスロットル弁２０下流
の吸気管１７とは、排気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通
路２９を介して互いに連結される。ＥＧＲ通路２９内に
は、ステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁
３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内には、そこ
を流れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３
２が配置される。図１に示した実施形態では、機関冷却
水がインタークーラ３２内に導かれ、機関冷却水により
ＥＧＲガスが冷却される。

【００２２】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、すなわち、いわゆるコモンレール３
４に連結される。コモンレール３４内へは電気制御式の
吐出量可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給される。コ
モンレール３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３
を介して対応する燃料噴射弁６に供給される。コモンレ
ール３４には、その中の燃料圧を検出するための燃料圧
センサ３６が取り付けられる。この燃料圧センサ３６の
出力信号に基づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標
燃料圧となるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御され
る。

【００２３】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１により互いに接続され
たＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１、空燃比センサ２７、およ
び、燃料圧センサ３６の出力信号は、それぞれ、対応す
るＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。

【００２４】アクセルペダル５０には、その踏込量に比
例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され
る。負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４
７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポ
ート４５にはクランクシャフトが、例えば、３０°回転
する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が
接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路
４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステッ
プモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３
０、および、燃料ポンプ３５に接続され、これらの作動
は電子制御ユニット４０により制御される。

【００２５】ところで、ＮＯ_X触媒２５は、そこに流入
する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときに、排
気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）を吸収または吸着する
ことによって捕捉する。一方、ＮＯ_X触媒２５は、そこ
に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となると、
捕捉しているＮＯ_Xを放出し、排気ガス中の排気ガス中
の未燃燃料（以下、未燃ＨＣと称す）を還元剤として放
出されたＮＯ_Xを還元浄化する。

【００２６】なお、本明細書において、排気ガスの空燃
比（以下、排気空燃比とも称す）とは、燃焼室５内に供
給された燃料の量（ＮＯ_X触媒２５上流の排気通路内に
燃料が供給されるようになっている場合には、この燃料
の量との総量）に対する燃焼室５内に吸入される空気
（新気）の量（ＮＯ_X触媒２５上流側の排気通路に空気
が供給されるようになっている場合には、この空気の量
との総量）の比を意味する。

【００２７】ところで、第１実施形態の内燃機関は圧縮
点火式の内燃機関であるので、燃焼室５から排出される
排気ガスの空燃比は、通常、リーン空燃比となってい
る。したがって、第１実施形態では、内燃機関が通常ど
おりに運転せしめられている間は、ＮＯ_X触媒２５には
ＮＯ_Xが吸収され続ける。ところが、ＮＯ_X触媒２５が捕
捉可能なＮＯ_Xの量には限界があり、ＮＯ_X触媒２５に捕
捉されているＮＯ_Xの量がその上限値を超えてしまう
と、もはや、ＮＯ_X触媒２５はＮＯ_Xを捕捉することがで
きず、ＮＯ_Xは排気ガスと共にＮＯ_X触媒２５下流へと流
出してしまう。このことは、それによって排気エミッシ
ョンが悪化してしまうので好ましくない。

【００２８】そこで、第１実施形態では、ＮＯ_X触媒２
５に捕捉されているＮＯ_Xの量（以下、ＮＯ_X捕捉量と称
す）を監視し、このＮＯ_X捕捉量がその上限値に達する
前、好ましくは、その上限値に達する直前に、ＮＯ_X触
媒２５に流入する排気ガスの空燃比を強制的にリッチ空
燃比とする処理（以下、リッチ処理と称す）が実行され
るようになっている。

【００２９】詳細には、第１実施形態では、ＮＯ_X触媒
２５においてＮＯ_Xを最も高い浄化率でもって還元浄化
することができるリッチ空燃比（以下、最適リッチ空燃
比と称す）を実験などにより予め求めておき、リッチ処
理の実行時においては、内燃機関を駆動するための燃料
噴射弁６からの燃料噴射とは別に、排気空燃比をこの最
適リッチ空燃比とすることができる量の燃料噴射弁６か
らの燃料噴射（以下、リッチ用燃料噴射と称す）を機関
膨張行程後半または機関排気行程において実行する。こ
れによれば、内燃機関の燃費をできるだけ悪化させずに
できるだけ高い浄化率でもってＮＯ_Xが浄化されること
となる。

【００３０】ところで、リッチ処理が開始される直前に
おいては、排気空燃比はリーン空燃比である。したがっ
て、リッチ処理が開始された直後にＥＧＲガスとして吸
気管１７内に導入される排気ガスの空燃比もリーン空燃
比である。しかしながら、リッチ処理が開始されてから
或る一定の期間が経過すると、ＥＧＲガスとして吸気管
１７内に導入される排気ガスの空燃比は徐々に理論空燃
比に近づき、最終的には、最適リッチ空燃比となる。

【００３１】すなわち、リッチ処理が開始された直後に
おいては、燃焼室５内に吸入される新気とＥＧＲガス
（排気ガス）との混合気には、未燃ＨＣはほとんど含ま
れていないが、リッチ処理が開始されてから或る一定の
期間が経過したときには、燃焼室５内に吸入される混合
気には既に未燃ＨＣが含まれており、そして、この混合
気に含まれている未燃ＨＣの濃度は徐々に高くなり、さ
らに時が経つと、混合気に含まれている未燃ＨＣの濃度
は或る一定濃度で安定する。

【００３２】ここで、リッチ処理の実行中において、新
気量に応じて決定される量のリッチ用燃料を燃料噴射弁
６から噴射することによって排気空燃比を最適リッチ空
燃比にしようとした場合、排気空燃比が最適リッチ空燃
比に収束するまでには比較的長い時間がかかることとな
る。すなわち、リッチ処理の実行中において、排気空燃
比がリーン空燃比となっている期間が比較的長くなる。
そして、このように排気空燃比がリーン空燃比である間
は、ＮＯ_X触媒２５ではＮＯ_Xの還元浄化は行われないの
で、この間に、リッチ用燃料として噴射された燃料は無
駄となってしまう。

【００３３】ここで、リッチ用燃料として噴射された燃
料を無駄にしないためには、リッチ処理が開始された直
後から、ＮＯ_X触媒２５に最適リッチ空燃比の排気ガス
を流入させる必要があり、このためには、リッチ処理が
開始されたときには排気空燃比が最適リッチ空燃比に一
気に近づくような量のリッチ用燃料を燃料噴射弁６から
噴射し、その後、新気量に応じてリッチ用燃料の量を制
御する必要がある。

【００３４】そこで、第１実施形態では、リッチ処理が
開始されると同時に、排気空燃比を最適リッチ空燃比に
維持するために新気量に応じて決定されるリッチ用燃料
噴射量よりも多い量のリッチ用燃料を燃料噴射弁６から
噴射する。そして、その後、ＥＧＲガス（排気ガス）の
空燃比が小さくなるにつれてリッチ用燃料の量を徐々に
少なくし、ＥＧＲガス（排気ガス）の空燃比が最適リッ
チ空燃比近傍となってからは、ＥＧＲガス（排気ガス）
の空燃比を最適リッチ空燃比に維持するのに必要な量の
リッチ用燃料を新気量に応じて燃料噴射弁６から噴射す
るようにしている。これによれば、リッチ処理が開始さ
れてから排気空燃比が最適リッチ空燃比に収束するまで
にかかる時間が短くなる。すなわち、排気空燃比が少な
い量の燃料でもってＮＯ_Xの還元浄化にとって最適なリ
ッチ空燃比とされる。

【００３５】なお、第１実施形態において、リッチ処理
が開始されると同時に噴射されるリッチ用燃料の量は、
燃焼室５から排出される排気ガスに対するＥＧＲガスと
して燃焼室５内に導入される排気ガスの割合に応じて設
定され、この割合が小さいほど多くされる。

【００３６】また、ＥＧＲガス（排気ガス）の空燃比を
最適リッチ空燃比に維持するのに必要な量のリッチ用燃
料を新気量に応じて燃料噴射弁６から噴射するのは、第
１実施形態では、ＥＧＲガス（排気ガス）の空燃比が最
適リッチ空燃比近傍となってから以降であるが、これに
代えて、リッチ処理が実行されてから一定時間が経過し
てから以降に上述したようにしてもよい。

【００３７】ところで、燃焼室５内に新たに吸入される
空気（新気）の量が少ないほど、リッチ処理において、
排気空燃比をリッチ空燃比とするのに必要な燃料の量は
少なくなる。しかしながら、単に、スロットル弁２０の
開度を小さくして新気量だけを少なくすると、燃焼室５
内に吸入される吸気量が少なくなり、これによれば、ス
ロットル弁２０下流の吸気管１７内の負圧が大きくな
り、したがって、燃焼室５内におけるポンピングロスも
大きくなってしまう。このことは、内燃機関の出力性能
を低下させてしまうので好ましくない。

【００３８】そこで、第１実施形態では、内燃機関が通
常運転せしめられているときには、ＥＧＲ通路２９を介
して吸気管１７内に導入されるＥＧＲガス量を機関回転
数および要求負荷に応じて決定するが、リッチ処理が実
行されるときには、内燃機関の運転状態（機関運転状
態）の悪化が許容される範囲内に収まる限りにおいて、
新気量に対するＥＧＲガス量の割合（以下、ＥＧＲ率と
称す）を多くするようにしている。

【００３９】さらに、第１実施形態では、リッチ処理が
実行されるときにＥＧＲ率を大きくすることによる機関
運転状態の悪化の程度をできるだけ小さくするために、
リッチ処理を開始する条件（以下、リッチ処理開始条件
と称す）として、ＮＯ_X捕捉量がその上限値近傍に達し
たという条件に加えて、機関運転状態がＥＧＲ率を大き
くしたことによる機関運転状態の悪化の程度が小さい状
態にあるという条件を採用している。第１実施形態で
は、機関運転状態がＥＧＲ率を大きくしたことによる機
関運転状態の悪化の程度が小さい状態とは、内燃機関が
減速されている状態、好ましくは、内燃機関が減速され
ており且つ内燃機関の駆動用の燃料の噴射が停止されて
いる状態である。もちろん、この場合においても、ＮＯ
_X捕捉量がその上限値に達してしまったときには、リッ
チ処理を実行するようにする。

【００４０】また、リッチ処理を終了する条件は、ＮＯ
_X捕捉量が零となったこと、或いは、機関運転状態が内
燃機関が減速されている状態であることをリッチ処理開
始条件として採用している場合には機関運転状態がこう
した状態ではなくなったこと、或いは、機関運転状態が
内燃機関が減速されており且つ内燃機関の駆動用の燃料
の噴射が停止されている状態であることをリッチ処理開
始条件として採用している場合には機関運転状態がこう
した状態ではなくなったことである。

【００４１】なお、内燃機関がリーン空燃比にて運転せ
しめられている間において、内燃機関にて単位時間当た
りに発生するＮＯ_Xの量（以下、ＮＯ_X発生量と称す）は
機関回転数と要求負荷とから推定可能である。そこで、
第１実施形態では、内燃機関がリーン空燃比にて運転せ
しめられている間においては、機関回転数と要求負荷と
に基づいてＮＯ_X発生量を推定し、このＮＯ_X発生量を積
算することによってＮＯ_X触媒２５に捕捉されているＮ
Ｏ_Xの量（ＮＯ_X捕捉量）を算出し、一方、リッチ処理の
実行中においては、単位時間当たりにＮＯ_X触媒２５に
供給される未燃ＨＣの量に応じてＮＯ_X捕捉量を少なく
するようにしている。

【００４２】また、第１実施形態では、リッチ処理の実
行時において、内燃機関を駆動するための燃料の噴射と
は別に、排気空燃比を最適リッチ空燃比とすることがで
きる量の燃料を機関膨張行程後半または機関排気行程に
おいて燃料噴射弁６から噴射するようにしているが、こ
の代わりに、リッチ処理の実行時において、内燃機関を
駆動するために噴射される燃料の量を、排気空燃比を最
適リッチ空燃比とすることができる燃料の量だけ増量す
るようにしてもよい。

【００４３】図２は、第１実施形態に従ってリッチ処理
が実行されるときの各種パラメータの推移を示すタイム
チャートを示している。図２において、（Ａ）はリッチ
処理を実行すべきであると判定される条件（以下、リッ
チ処理条件と称す）の成立の正否を示し、（Ｂ）はＮＯ
_X触媒２５に捕捉されているＮＯ_Xの量（ＮＯ_X捕捉量）
Ａｎｏｘを示し、（Ｃ）はアクセルペダル５０の踏込量
（アクセル踏込量）Ｄａを示し、（Ｄ）はスロットル弁
２０の開度（スロットル開度）Ｄｔを示し、（Ｅ）はＥ
ＧＲ弁３１の開度（ＥＧＲ開度）Ｄｅを示し、（Ｆ）は
内燃機関を駆動するために噴射される燃料の量（以下、
メイン燃料噴射量と称す）Ｇｆｍ、（Ｇ）はリッチ処理
用に噴射される燃料の量（以下、リッチ用燃料噴射量と
称す）Ｇｆｒ、（Ｈ）は排気空燃比Ａ／Ｆを示し、
（Ｉ）は時刻ｔを示している。なお、図２（Ｂ）におい
て、値Ｌｕは、ＮＯ_X触媒２５のＮＯ_X捕捉量の上限値近
傍の値であり、図２（Ｈ）において、空燃比ＳＴは理論
空燃比である。

【００４４】図２に示した例では、時刻ｔ３から、アク
セル踏込量Ｄａが小さくなる。これに従って、時刻ｔ３
から、スロットル開度Ｄｔ、ＥＧＲ開度Ｄｅ、および、
メイン燃料噴射量Ｇｆｍが小さくなる。これにより、時
刻ｔ３から、排気空燃比Ａ／Ｆが上昇する。なお、時刻
ｔ３においては、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘはその上限値近
傍の値（以下、判定値と称す）Ｌｕに達していないの
で、リッチ処理開始条件は成立しておらず、したがっ
て、リッチ用燃料噴射量Ｇｆｒは零のままである。もち
ろん、時刻ｔ３以降も、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘは増え続
ける。

【００４５】また、図２に示した例では、アクセル踏込
量Ｄａが零となってからも、スロットル開度ＤｔやＥＧ
Ｒ開度Ｄｅは零とはなっていない。これは、スロットル
開度ＤｔやＥＧＲ開度Ｄｅが過剰に小さくなると、燃焼
室５内の負圧が大きくなり過ぎ、燃焼室５内にエンジン
オイルが入り込んでしまう可能性があるからである。ま
た、スロットル開度Ｄｔが過剰に大きいと、新気量が多
くなり過ぎ、ＮＯ_X触媒２５の温度が低下してＮＯ_X浄化
率が低下してしまう可能性があるので、スロットル開度
Ｄｔは比較的小さくされている。

【００４６】やがて、メイン燃料噴射量Ｇｆｍは零とな
るが、燃焼室５から排出されたＮＯ _Xを含んだ排気ガス
がＮＯ_X触媒２５に到達するまでに、多少の時間がかか
ることから、メイン燃料噴射量Ｇｆｍが零となった後
も、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘは増え続け、やがて、時刻ｔ
６において、判定値Ｌｕに達する。

【００４７】時刻ｔ６においては、メイン燃料噴射量Ｇ
ｆｍが零であって且つＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘが判定値Ｌ
ｕに達していることから、リッチ処理開始条件が成立
し、ここで、リッチ用燃料噴射量Ｇｆｒが一気に大きく
される。すると、排気空燃比Ａ／Ｆが徐々に小さくな
る。そして、このように排気空燃比Ａ／Ｆが小さくなる
につれて、リッチ用燃料噴射量Ｇｆｒが徐々に小さくさ
れる。

【００４８】時刻ｔ７において、排気空燃比Ａ／Ｆが理
論空燃比ＳＴを下回ると、リッチ用燃料噴射量Ｇｆｒは
新気量に応じて決定される量（この例では、新気量が一
定であるので、一定量）に維持される。これによって、
排気空燃比Ａ／Ｆも、最適リッチ空燃比に維持される。
時刻ｔ７以降、排気空燃比Ａ／Ｆがリッチ空燃比となる
ので、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘが徐々に少なくなってゆ
く。

【００４９】そして、時刻ｔ１０において、ＮＯ_X捕捉
量Ａｎｏｘが零となると、リッチ処理終了条件が成立
し、すなわち、リッチ処理条件が不成立となり、リッチ
用燃料噴射量Ｇｆｒが零とされ、排気空燃比Ａ／Ｆが大
きくなる。

【００５０】図３は、第１実施形態のリッチ処理を実行
するためのルーチンを示すフローチャートを示してい
る。図３のルーチンでは、始めに、ステップ１０におい
て、リッチ処理開始フラグＦｒがリセットされている
（Ｆｒ＝０）か否かが判別される。このリッチ処理開始
フラグＦｒは、リッチ処理が開始されるとセットされ、
リッチ処理が終了せしめられるとリセットされるフラグ
である。

【００５１】ステップ１０において、Ｆｒ＝０であると
判別されたとき、すなわち、リッチ処理が実行されてい
ないときには、ルーチンはステップ１１に進んで、リッ
チ処理開始条件が成立しているか否かが判別される。ス
テップ１１において、リッチ処理開始条件が成立してい
ないと判別されたときには、ルーチンは終了する。一
方、ステップ１１において、リッチ処理開始条件が成立
していると判別されたときには、ルーチンはステップ１
２に進んで、リッチ処理開始フラグＦｒがセットされ
る。したがって、これ以降、ルーチンがステップ１０に
到来すると、ステップ１０では、Ｆｒ＝１であると判別
されることとなる。

【００５２】このように、ステップ１０において、Ｆｒ
＝０であると判別されたとき、すなわち、リッチ処理が
実行されているときには、ルーチンはステップ１３に進
んで、リッチ処理終了条件が成立しているか否かが判別
される。ステップ１３において、リッチ処理終了条件が
成立していないと判別されたときには、ルーチンはステ
ップ１５に進んで、排気空燃比Ａ／Ｆが最適リッチ空燃
比Ａ／Ｆｒ近傍に達している（Ａ／Ｆ≒Ａ／Ｆｒ）か否
かが判別される。

【００５３】ステップ１５において、Ａ／Ｆ≒Ａ／Ｆｒ
ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ１
３に進んで、初期制御が実行される。初期制御では、ス
テップ１０においてリッチ処理条件が成立したと判定さ
れてからルーチンが初めてステップ１３に進んだときに
は、通常制御におけるリッチ用燃料噴射量よりも大幅に
多い量の燃料が、機関膨張行程または機関排気行程にお
いて噴射される。一方、初期制御では、ステップ１０に
おいてリッチ処理条件が成立したと判定されてからルー
チンがステップ１３に進むのが二回目以降であるときに
は、前回のルーチンにおけるリッチ用燃料噴射量を予め
定められた量だけ減量した量の燃料が、機関膨張行程ま
たは機関排気行程において噴射される。すなわち、ステ
ップ１３に進む二回目以降のルーチンを経ることによっ
て、リッチ用燃料噴射量が徐々に少なくされる。

【００５４】一方、ステップ１５において、Ａ／Ｆ≒Ａ
／Ｆｒであると判別されたときには、ルーチンはステッ
プ１７に進んで、通常制御が実行される。通常制御で
は、排気空燃比Ａ／Ｆが最適リッチ空燃比Ａ／Ｆｒに維
持されるように新気量に応じた量の燃料が、機関膨張行
程または機関排気行程において噴射される。

【００５５】なお、ステップ１３において、リッチ処理
終了条件が成立していると判別されたときには、ルーチ
ンはステップ１４に進んで、リッチ処理開始フラグＦｒ
がリセットされる。したがって、これ以降、ルーチンが
ステップ１０に進んだときには、ステップ１０では、Ｆ
ｒ＝０であると判別されることとなる。すなわち、ステ
ップ１６，１７の制御は、リッチ処理開始条件が成立し
てからリッチ処理終了条件が成立するまでの間、実行さ
れる制御である。

【００５６】ところで、リッチ処理の実行中からリッチ
処理の終了後まで燃焼室５内にＥＧＲガスが導入されて
いると、リッチ用燃料噴射が停止されてからも、未燃Ｈ
Ｃを含んだＥＧＲガスが燃焼室に導入されることとな
る。ところが、このとき、リッチ処理は既に終了してお
り、もはや、機関膨張行程後半または機関排気行程にお
いて燃料は噴射されないので、ＥＧＲガス中に未燃ＨＣ
が含まれていたとしても、燃焼室５から排出される排気
ガスの空燃比はリーン空燃比である。このため、これら
未燃ＨＣがＮＯ_X触媒２５に供給されたとしても、これ
ら未燃ＨＣはＮＯ_Xを還元浄化するためには消費されず
無駄となってしまう。

【００５７】そこで、第２実施形態では、リッチ処理の
終了前の予め定められたタイミングにおいて、ＥＧＲ弁
３１の開度（ＥＧＲ開度）を小さくしてＥＧＲ率を低下
させ、好ましくは、ＥＧＲ開度を零としてＥＧＲ率を零
にするようにしている。これによれば、リッチ処理が終
了した後においては、ＥＧＲガスは燃焼室５内に導入さ
れず、燃焼室５から排出された排気ガスは全てＮＯ_X触
媒２５に供給されるので、リッチ処理の実行中に噴射さ
れたリッチ用燃料は、ほとんど全て、ＮＯ_Xの還元浄化
に使用されることとなる。

【００５８】そして、第２実施形態では、リッチ処理の
終了後、空燃比センサ２７によって検出される排気ガス
の空燃比、すなわち、ＮＯ_X触媒２５から流出する排気
ガスの空燃比が予め定められた空燃比、例えば、理論空
燃比となるまで、ＥＧＲ開度は小さく維持される。そし
て、ＮＯ_X触媒２５から流出する排気ガスの空燃比が予
め定められた空燃比となったときに、ＥＧＲ開度が元の
開度、或いは、機関運転状態によって予め定められてい
る開度に戻される。

【００５９】なお、第２実施形態において、上記リッチ
処理の終了前の予め定められたタイミングは、リッチ処
理において最後のリッチ用燃料噴射が実行された直後に
ちょうどＥＧＲ率が小さくなり、或いは、零となるよう
なタイミングに設定される。こうしたタイミングは、例
えば、ＮＯ_X触媒２５に捕捉されているＮＯ_Xの量（ＮＯ
_X捕捉量）が予め定められた量にまで低下したタイミン
グとされる。また、第２実施形態において、リッチ処理
開始条件は、第１実施形態における条件と同じである。

【００６０】また、第２実施形態では、リッチ処理の終
了前の予め定められたタイミングにおいてＥＧＲ開度を
小さくすることによってのみＥＧＲ率を低下させるよう
にしているが、この代わりに、スロットル開度を大きく
することによってＥＧＲ率を低下させたり、或いは、Ｅ
ＧＲ開度を小さくすることに加えてスロットル開度を大
きくすることによってＥＧＲ率を低下させたりしてもよ
い。

【００６１】また、内燃機関の構成が図４に示した構成
である場合、すなわち、ＥＧＲ通路２９が排気タービン
２３上流の排気通路から分岐しており、排気ターボチャ
ージャ１５がその排気タービン２３を通過する排気ガス
の流量を制御することができるタイプの排気ターボチャ
ージャである場合には、排気タービン２３を通過する排
気ガスの流量を多くすることによってＥＧＲ率を低下さ
せるようにしてもよい。もちろん、これに加えて、ＥＧ
Ｒ開度を小さくしたり、スロットル開度を大きくしたり
してもよい。

【００６２】また、第１実施形態と第２実施形態とを組
み合わせてもよい。この第１実施形態と第２実施形態と
を組み合わせた第３実施形態の一例では、リッチ処理が
開始されると同時に、比較的多量のリッチ用燃料を燃料
噴射弁６から噴射する。そして、その後、ＥＧＲガス
（排気ガス）の空燃比が小さくなるにつれてリッチ用燃
料の量を徐々に少なくし、ＥＧＲガス（排気ガス）の空
燃比が最適リッチ空燃比近傍となってからは、ＥＧＲガ
ス（排気ガス）の空燃比を最適リッチ空燃比に維持する
のに必要な量のリッチ用燃料を新気量に応じて燃料噴射
弁６から噴射する。そして、さらに、リッチ処理の終了
前の予め定められたタイミングにおいて、ＥＧＲ開度を
小さくしてＥＧＲ率を低下させるようにする。

【００６３】図５は、第２実施形態に従ってリッチ処理
が実行されるときの各種パラメータの推移を示すタイム
チャートを示している。図５において、（Ａ）〜（Ｉ）
は、図２の（Ａ）〜（Ｉ）と同じパラメータを示してい
る。

【００６４】図５に示した例では、時刻ｔ３から、アク
セル踏込量Ｄａが小さくなる。これに従って、時刻ｔ３
から、スロットル開度Ｄｔ、ＥＧＲ開度Ｄｅ、および、
メイン燃料噴射量Ｇｆｍが小さくなる。これにより、時
刻ｔ３から、排気空燃比Ａ／Ｆが上昇する。やがて、メ
イン燃料噴射量Ｇｆｍは零となるが、燃焼室５から排出
されたＮＯ_Xを含んだ排気ガスがＮＯ_X触媒２５に到達す
るまでに、多少の時間がかかることから、メイン燃料噴
射量Ｇｆｍが零となった後も、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘは
増え続け、やがて、時刻ｔ６において、その上限値近傍
の値（判定値）Ｌｕに達する。

【００６５】時刻ｔ６においては、メイン燃料噴射量Ｇ
ｆｍが零であって且つＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘが判定値Ｌ
ｕに達していることから、リッチ処理開始条件が成立
し、ここで、排気空燃比が最適リッチ空燃比となるよう
にリッチ用燃料噴射量Ｇｆｒが新気量に応じて大きくさ
れる。すると、排気空燃比Ａ／Ｆが徐々に小さくなり、
やがて、時刻ｔ８において、理論空燃比Ｓｔを下回る。
そして、時刻ｔ８以降、排気空燃比Ａ／Ｆはリッチ空燃
比であるので、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘが徐々に少なくな
ってゆく。

【００６６】時刻ｔ１０において、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏ
ｘが予め定められた量Ａｔｈを下回ると、ＥＧＲ開度Ｄ
ｅが零とされる。したがって、これ以降、排気通路から
のＥＧＲ通路の分岐点に到来する排気ガスはほとんど全
てＮＯ_X触媒２５に流入することとなる。そして、時刻
ｔ１０から予め定められた時間が経過した時刻ｔ１１に
おいて、リッチ処理条件が不成立とされ、したがって、
リッチ用燃料噴射量Ｇｆｒが零とされる。

【００６７】これによれば、リッチ用燃料噴射量Ｇｆｒ
が零とされた後においても、一定の期間が経過するまで
は、ＮＯ_X触媒２５に流入する排気ガスの空燃比はリッ
チ空燃比となっており、したがって、この間において
も、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘは低下し続け、やがて、ＮＯ_X
捕捉量Ａｎｏｘが零に到達する。そして、排気空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比ＳＴに到達すると、ＥＧＲ開度Ｄｅが
元の開度に戻される。

【００６８】図６は、第２実施形態のリッチ処理を実行
するためのルーチンを示すフローチャートを示してい
る。図６のルーチンでは、始めに、ステップ２０におい
て、リッチ処理開始フラグＦｒがリセットされている
（Ｆｒ＝０）か否かが判別される。このリッチ処理開始
フラグＦｒは、リッチ処理が開始されるとセットされ、
リッチ処理が終了せしめられるとリセットされるフラグ
である。

【００６９】ステップ２０において、Ｆｒ＝０であると
判別されたとき、すなわち、リッチ処理が実行されてい
ないときには、ルーチンはステップ２１に進んで、リッ
チ処理開始条件が成立しているか否かが判別される。ス
テップ２１において、リッチ処理開始条件が成立してい
ないと判別されたときには、ルーチンは終了する。一
方、ステップ２１において、リッチ処理開始条件が成立
していると判別されたときには、ルーチンはステップ２
２に進んで、リッチ処理開始フラグＦｒがセットされ
る。したがって、これ以降、ルーチンがステップ２０に
到来すると、ステップ２０では、Ｆｒ＝１であると判別
されることとなる。

【００７０】次いで、ステップ２３において、リッチ処
理が実行される。ここでのリッチ処理では、排気空燃比
が最適リッチ空燃比となるように新気量に応じた量の燃
料が機関膨張行程または機関排気行程において実行され
る。

【００７１】一方、ステップ２０において、Ｆｒ＝０で
あると判別されたとき、すなわち、リッチ処理が既に実
行されているときには、ルーチンはステップ２４に進ん
で、リッチ処理終了条件が成立しているか否かが判別さ
れる。ステップ２４において、リッチ処理終了条件が成
立していないと判別されたときには、ルーチンはステッ
プ２６に進んで、リッチ処理が実行される。ここでのリ
ッチ処理は、ステップ２３におけるリッチ処理と同じで
ある。

【００７２】一方、ステップ２４において、リッチ処理
終了条件が成立していると判別されたときには、ルーチ
ンはステップ２５に進んで、リッチ処理開始フラグＦｒ
がリセットされる。この場合に、機関膨張行程または機
関排気行程におけるリッチ用燃料の噴射は行われない。

【００７３】図７は、第２実施形態のＥＧＲ開度制御を
実行するためのルーチンを示すフローチャートを示して
いる。図７のルーチンでは、始めに、ステップ３０にお
いてリッチ処理開始フラグＦｒがセットされている（Ｆ
ｒ＝１）か否かが判別される。このリッチ処理開始フラ
グＦｒは、図６のルーチンに従ってセットされ、或い
は、リセットされるフラグである。

【００７４】ステップ３０において、Ｆｒ＝１であると
判別されたときには、ルーチンはステップ３１に進ん
で、排気空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＳＴ以上である（Ａ
／Ｆ≧ＳＴ）か否かが判別される。ステップ３１におい
て、Ａ／Ｆ＜ＳＴであると判別されたときには、ルーチ
ンはステップ３２に進んで、ＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘが予
め定められた量Ａｔｈ以下である（Ａｎｏｘ≦Ａｔｈ）
か否かが判別される。ステップ３２において、Ａｎｏｘ
≦Ａｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステ
ップ３３に進んで、終期制御が実行される。ここでの終
期制御では、ＥＧＲ開度が零とされる。

【００７５】なお、ステップ３０においてＦｒ＝０であ
ると判別されたとき、ステップ３１においてＡ／Ｆ≧Ｓ
Ｔであると判別されたとき、および、ステップ３２にお
いてＡｎｏｘ＞Ａｔｈであると判別されたときには、ル
ーチンはステップ３４に進んで、通常制御が実行され
る。ここでの通常制御では、ＥＧＲ開度は機関運転状態
に応じて予め定められた開度となるように制御される。

【００７６】なお、上述した実施形態では、燃料噴射弁
６からリッチ用燃料が噴射されるが、排気通路からのＥ
ＧＲ通路２９の分岐点上流の排気通路に該排気通路内に
ＨＣを噴射するためのＨＣ噴射弁を備え、このＨＣ噴射
弁からリッチ用燃料を噴射するようにした排気浄化装置
に上述した実施形態を適用しても、上述した実施形態と
同様の効果が得られる。

【００７７】ところで、リッチ処理の実行中において
は、機関サイクルのうち機関排気行程においてのみリッ
チ空燃比の排気ガスが燃焼室５から排出される。したが
って、ＮＯ_X触媒２５に供給される排気ガスの空燃比
は、非常に短い周期ではあるが、リッチ空燃比とリーン
空燃比とを繰り返す。ところが、ＮＯ_X触媒２５におい
て高いＮＯ_X浄化率を得るためには、ＮＯ_X触媒２５に供
給される排気ガスの空燃比が全体的に一様にリッチ空燃
比となっている必要がある。

【００７８】そこで、第４実施形態では、リッチ処理が
開始されると同時に、リッチ用燃料噴射を開始すると共
に、ＥＧＲ弁３１の開度（ＥＧＲ開度）を全開とし、ほ
とんど全ての排気ガスをＥＧＲガスとして燃焼室５に導
入し、そして、予め定められたタイミングが到来したと
きに、ＥＧＲ開度を全閉とし、最後のＥＧＲガスを燃焼
室５に導入したのを最後に、リッチ用燃料噴射を停止す
るようにしている。

【００７９】これによれば、予め定められたタイミング
が到来するまでは、ＮＯ_X触媒２５には排気ガスはほと
んど供給されず、ほとんど全ての排気ガスが何度もＥＧ
Ｒ通路２９を介して燃焼室５に導入されるので、燃焼室
５から排出される排気ガスの空燃比は一様にリッチ空燃
比となる。そして、予め定められたタイミングが到来し
たときに、この一様にリッチ空燃比となっている排気ガ
スがＮＯ_X触媒２５に供給される。したがって、ＮＯ_X触
媒２５において高いＮＯ_X浄化率が得られることとな
る。

【００８０】なお、第４実施形態では、上記予め定めら
れたタイミングは、燃焼室５から排出される排気ガスの
平均空燃比が最適リッチ空燃比となったタイミング、或
いは、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比が一様
に最適リッチ空燃比となるのに十分なタイミングとされ
る。また、第４実施形態において、リッチ処理を開始す
る条件（リッチ処理開始条件）は第１実施形態における
条件と同じである。

【００８１】また、第４実施形態では、リッチ処理が開
始されると同時に、ＥＧＲ開度が全開となるようにＥＧ
Ｒ開度のみを制御しているが、これに加えて、スロット
ル弁２０の開度（スロットル開度）が全閉となるように
スロットル開度をも制御するようにしてもよい。なお、
この場合、リッチ処理の終了時近傍のタイミングにおい
て、ＥＧＲ開度を全開とすると共に、スロットル開度を
元の開度、或いは、機関回転数と機関要求負荷とに応じ
て定まる開度とする。

【００８２】また、第１実施形態と第４実施形態とを組
み合わせることもできる。すなわち、この第４実施形態
と第１実施形態とを組み合わせた第５実施形態の一例で
は、リッチ処理が開始されると同時に、比較的多量のリ
ッチ用燃料を燃料噴射弁６から噴射すると共に、ＥＧＲ
開度を全開とする。そして、その後、排気空燃比が小さ
くなるにつれてリッチ用燃料の噴射量を徐々に少なく
し、排気空燃比が最適リッチ空燃比近傍となってから
は、排気空燃比を最適リッチ空燃比に維持するのに必要
な量のリッチ用燃料を新気量に応じて燃料噴射弁６から
噴射する。そして、さらに、リッチ処理の終了時近傍の
予め定められたタイミングにおいて、ＥＧＲ開度を全開
とし、最後のＥＧＲガスが燃焼室５に導入されたのを最
後に、リッチ用燃料噴射を停止する。

【００８３】図８は、第４実施形態に従ってリッチ処理
が実行されるときの各種パラメータの推移を示すタイム
チャートを示している。図８において、（Ａ）〜（Ｇ）
は、図２の（Ａ）〜（Ｇ）と同じパラメータを示してい
る。また、図８において、（Ｈ）は排気ガスの平均空燃
比Ａ／Ｆを示し、（Ｉ）はＮＯ_X触媒２５に流入する排
気ガスの量Ｇｅｘを示し、（Ｊ）は時刻ｔを示してい
る。

【００８４】図８に示した例では、時刻ｔ３から、アク
セル踏込量Ｄａが小さくなる。これに従って、時刻ｔ３
から、スロットル開度Ｄｔ、ＥＧＲ開度Ｄｅ、および、
メイン燃料噴射量Ｇｆｍが小さくなる。これにより、時
刻ｔ３から、排気ガスの平均空燃比Ａ／Ｆが上昇する。
やがて、メイン燃料噴射量Ｇｆｍは零となるが、燃焼室
５から排出されたＮＯ_Xを含んだ排気ガスがＮＯ_X触媒２
５に到達するまでに、多少の時間がかかることから、メ
イン燃料噴射量Ｇｆｍが零となった後も、ＮＯ _X捕捉量
Ａｎｏｘは増え続け、やがて、時刻ｔ６において、その
上限値近傍の値（判定値）Ｌｕに達する。

【００８５】時刻ｔ６においては、メイン燃料噴射量Ｇ
ｆｍが零であって且つＮＯ_X捕捉量Ａｎｏｘが判定値Ｌ
ｕに達していることから、リッチ処理開始条件が成立
し、ここで、排気ガスの平均空燃比が最適リッチ空燃比
となるようにリッチ用燃料噴射量Ｇｆｒが新気量に応じ
て大きくされる。そして、これと同時に、ＥＧＲ開度Ｄ
ｅが全開とされると共に、スロットル開度Ｄｔが全閉と
される。したがって、ＮＯ_X触媒２５に流入する排気ガ
スの量Ｇｅｘはほぼ零となる。一方、排気ガスの平均空
燃比Ａ／Ｆは徐々に小さくなる。

【００８６】やがて、時刻ｔ９において、排気ガスの平
均空燃比Ａ／Ｆが最適リッチ空燃比となると、リッチ用
燃料噴射量Ｇｆｒが零とされ、これと同時に、ＥＧＲ開
度Ｄｅが元の開度に戻されると共に、スロットル開度Ｄ
ｔも元の開度に戻される。すると、ＮＯ_X触媒２５に流
入する排気ガスの量Ｇｅｘが多くなる。そして、このと
きにＮＯ_X触媒２５に流入する排気ガスの空燃比は一様
に最適リッチ空燃比となっている。これによって、ＮＯ
_X捕捉量Ａｎｏｘが低下する。

【００８７】図９は、第４実施形態のリッチ処理を実行
するためのルーチンを示すフローチャートを示してい
る。図９のルーチンでは、始めに、ステップ４０におい
て、リッチ処理開始フラグＦｒがリセットされている
（Ｆｒ＝０）か否かが判別される。このリッチ処理開始
フラグＦｒは、リッチ処理が開始されるとセットされ、
リッチ処理が終了せしめられるとリセットされるフラグ
である。

【００８８】ステップ４０において、Ｆｒ＝０であると
判別されたとき、すなわち、リッチ処理が実行されてい
ないときには、ルーチンはステップ４１に進んで、リッ
チ処理開始条件が成立しているか否かが判別される。ス
テップ４１において、リッチ処理開始条件が成立してい
ないと判別されたときには、ルーチンは終了する。一
方、ステップ４１において、リッチ処理開始条件が成立
していると判別されたときには、ルーチンはステップ４
２に進んで、リッチ処理開始フラグＦｒがセットされ
る。したがって、これ以降、ルーチンがステップ４０に
到来すると、ステップ４０では、Ｆｒ＝１であると判別
されることとなる。

【００８９】次いで、ステップ４３において、カウンタ
Ｃがカウントアップされ、次いで、ステップ４４におい
て、リッチ制御が実行される。リッチ制御では、リッチ
用燃料噴射が開始されると共に、ＥＧＲ開度が全開とさ
れる。

【００９０】一方、ステップ４０において、Ｆｒ＝１で
あると判別されたとき、すなわち、リッチ処理が実行さ
れているときには、ルーチンはステップ４５に進んで、
リッチ処理終了条件が成立しているか否かが判別され
る。ステップ４５において、リッチ処理終了条件が成立
していないと判別されたときには、ルーチンはステップ
４９に進んで、カウンタＣが予め定められた値Ｃｔｈよ
りも大きい（Ｃ＞Ｃｔｈ）か否かが判別される。

【００９１】ステップ４９において、Ｃ≦Ｃｔｈである
と判別されたとき、すなわち、予め定められたタイミン
グが到来していないときには、ルーチンは終了する。こ
の場合、リッチ用燃料噴射が継続して行われると共に、
ＥＧＲ開度が全開に維持されることとなる。一方、ステ
ップ４９において、Ｃ＞Ｃｔｈであると判別されたと
き、すなわち、予め定められたタイミングが到来したと
きには、ルーチンはステップ５０に進んで、リッチ処理
開始フラグＦｒがリセットされる。したがって、これ以
降、ルーチンがステップ４０に到来すると、ステップ４
０では、Ｆｒ＝０であると判別されることとなる。

【００９２】次いで、ステップ５１において、カウンタ
Ｃがクリアされ、次いで、ステップ５２において、復帰
制御が実行される。この復帰制御では、リッチ用燃料噴
射が停止せしめられると共に、ＥＧＲ開度が元の開度に
戻される。

【００９３】ステップ４５において、リッチ処理終了条
件が成立していると判別されたときには、ルーチンはス
テップ４６に進んで、リッチ処理開始フラグＦｒがリセ
ットされ、カウンタＣがクリアされ、ステップ４２と同
じ復帰制御が実行される。

【００９４】なお、図９のルーチンでは、予め定められ
たタイミングは、燃焼室５から排出される排気ガスの空
燃比が一様に最適リッチ空燃比となるのに十分なタイミ
ングとされているが、もちろん、この予め定められたタ
イミングを燃焼室５から排出される排気ガスの平均空燃
比が最適リッチ空燃比となったタイミングとすることも
できる。この場合、図９のステップ４３，４７，５１が
省略され、そして、図９のステップ４９において、排気
ガスの平均空燃比が最適リッチ空燃比となっているか否
かが判別される。

【００９５】ところで、排気浄化装置の構成を図１０に
示した構成とし、第１実施形態〜第３実施形態に従った
リッチ処理を実行するようにした第５実施形態によって
も、第４実施形態と同様な効果を得ることができる。す
なわち、第５実施形態では、ケーシング２６の出口部に
連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の吸気管
１７とが、ＥＧＲ通路２９を介して互いに連結されてい
る。

【００９６】こうした構成において、例えば、第１実施
形態に従ったリッチ処理を実行すると、燃焼室５内に導
入されるＥＧＲガスは、ＮＯ_X触媒２５から流出した排
気ガスである。ここで、排気ガスはＮＯ_X触媒２５を通
過することによってその空燃比が一様にリッチ空燃比と
なる。したがって、第４実施形態と同様に、ＮＯ_X触媒
２５に供給される排気ガスの空燃比が一様にリッチ空燃
比となるので、ＮＯ_X触媒２５において高いＮＯ_X浄化率
を得ることができる。

【００９７】ところで、本発明は、燃焼室５から排出さ
れる排気ガス中の微粒子（主にカーボンからなる煤）を
捕集することができ、捕集した微粒子を比較的短時間の
うちに連続的に酸化除去することができ、且つ、ＮＯ_X
触媒を担持したパティキュレートフィルタを備えた排気
浄化装置にも適用可能である。最後に、このようなパテ
ィキュレートフィルタ（以下、フィルタと称す）につい
て説明する。

【００９８】図１１（Ａ）はフィルタの端面図であり、
図１１（Ｂ）はフィルタの縦断面図である。図１１
（Ａ）および図１１（Ｂ）に示したように、フィルタ６
０はハニカム構造をなす隔壁６１を具備する。

【００９９】これら隔壁６１によって互いに平行をなし
て延びる複数個の排気流通路６２，６３が形成される。
これら排気流通路のうち略半数の排気流通路６２がその
下流端開口を栓６４で閉鎖されている。以下、これら排
気流通路６２を排気ガス流入通路と称す。一方、残りの
半数の排気流通路６３はその上流端開口を栓６５で閉鎖
されている。以下、これら排気流通路６３を排気流出通
路と称す。排気ガス流入通路６２には４つの排気ガス流
出通路６３が隣接する。一方、排気ガス流出通路６３に
は４つの排気ガス流入通路６２が隣接する。

【０１００】排気ガスは排気ガス流入通路６２に流入す
る。隔壁６１はコージェライトのような多孔質材料から
なるので、図１１（Ｂ）において矢印で示したように、
排気ガス流入通路６２内の排気ガスは、隔壁６１の細孔
を通って、隣接する排気ガス流出通路６３内に流れ込
む。

【０１０１】フィルタ６０内には、隔壁６１の両壁面
上、および、隔壁６１の細孔を画成する壁面上に全面に
亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、
この担体層上に、貴金属触媒と、活性酸素生成剤とが担
持されている。

【０１０２】貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が用い
られる。一方、活性酸素生成剤としては、カリウム
（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシ
ウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金
属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロン
チウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン
（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のよ
うな希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ
（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一
つが用いられる。

【０１０３】活性酸素生成剤は、周囲に過剰な酸素が存
在すると酸素を吸収によって保持し且つ周囲の酸素濃度
が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で解放す
ることによって活性酸素を生成する。次に、活性酸素生
成剤の活性酸素生成作用について、担体上に白金および
カリウムを担持させた場合を例にとって説明するが、他
の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、
遷移金属を用いても同様な活性酸素生成作用が行われ
る。

【０１０４】圧縮着火式の内燃機関から排出される排気
ガスの空燃比はリーンであるので、フィルタ６０に流入
する排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。また、圧
縮着火式内燃機関の燃焼室５内ではＮＯが発生する。し
たがって、排気ガス中にはＮＯが含まれている。このた
め過剰酸素、および、ＮＯを含んだ排気ガスがフィルタ
６０の排気ガス流入通路６２内に流入することになる。

【０１０５】図１２（Ａ）および（Ｂ）は、隔壁６１上
に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わして
いる。なお、図１２（Ａ）および（Ｂ）において、６６
は白金の粒子を示し、６７はカリウムを含んでいる活性
酸素生成剤を示している。

【０１０６】排気ガスがフィルタ６０の排気ガス流入通
路６２内に流入すると、図１２（Ａ）に示したように、
排気ガス中の酸素（Ｏ₂）がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金
の表面に付着する。排気ガス中のＮＯはこれらＯ₂ ^-また
はＯ^2-と反応し、ＮＯ₂となる。斯くして生成されたＮ
Ｏ₂の一部は、白金上で酸化されつつ活性酸素生成剤６
７内に吸収によって保持され、図１２（Ａ）に示したよ
うに、カリウム（Ｋ）と結合しながら硝酸イオン（ＮＯ
₃ ^-）の形で活性酸素生成剤６７内に拡散し、硝酸カリウ
ム（ＫＮＯ₃）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸
素が硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）の形で活性酸素生成剤６
７内に吸収によって保持される。

【０１０７】ここで、燃焼室５内においては主にカーボ
ン（Ｃ）からなる微粒子が生成される。したがって、排
気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中
に含まれているこれら微粒子は排気ガスが排気ガス流入
通路６２内を流れているとき、或いは、隔壁６１の細孔
内を通過するときに、図１２（Ｂ）において６２で示し
たように、活性酸素生成剤６７の表面上に接触して付着
する。

【０１０８】このように微粒子６８が活性酸素生成剤６
７の表面上に付着すると、微粒子６８と活性酸素生成剤
６７との接触面では酸素濃度が低下する。すなわち、活
性酸素生成剤６７の周囲の酸素濃度が低下する。酸素濃
度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素生成剤６７内と
の間で濃度差が生じ、斯くして、活性酸素生成剤６７内
の酸素が微粒子６８と活性酸素生成剤６７との接触面に
向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤６
７内に形成されている硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）がカリ
ウム（Ｋ）と酸素（Ｏ）とＮＯとに分解され、酸素
（Ｏ）が微粒子６８と活性酸素生成剤６７との接触面に
向かい、その一方で、ＮＯが活性酸素生成剤６７から外
部に放出される。

【０１０９】ここで、微粒子６８と活性酸素生成剤６７
との接触面に向かう酸素は、硝酸カリウムといった化合
物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、し
たがって、極めて高い反応性を有する活性酸素となって
いる。こうして活性酸素生成剤６７は活性酸素を生成す
る。なお、外部に放出されたＮＯは下流側の白金上にお
いて酸化され、再び活性酸素生成剤６７内に保持され
る。

【０１１０】活性酸素生成剤６７によって生成される活
性酸素はそこに付着した微粒子を酸化除去するために消
費される。すなわち、フィルタ６０に捕集された微粒子
は活性酸素生成剤６７によって生成される活性酸素によ
って酸化除去される。

【０１１１】このように本発明では、フィルタ６０に捕
集されている微粒子は、反応性の高い活性酸素によっ
て、輝炎を発することなく酸化除去される。このように
輝炎を発することのない酸化によって微粒子を除去すれ
ば、フィルタ６０の温度が過剰に高くなることがなく、
したがって、フィルタ６０が熱劣化することがない。

【０１１２】さらに、微粒子を酸化除去するために利用
される活性酸素は反応性が高いので、フィルタ６０の温
度が比較的低くても、微粒子は酸化除去される。すなわ
ち、圧縮点火式内燃機関から排出される排気ガスの温度
が比較的低く、このため、フィルタ６０の温度も比較的
低いことが多いが、このフィルタ６０によれば、その温
度を上昇させるための特別な処理を実行しなくても、フ
ィルタ６０に捕集された微粒子は酸化除去され続ける。

【０１１３】なお、活性酸素生成剤６７は周囲に過剰な
酸素が存在するとＮＯ_Xを硝酸イオンの形で保持するこ
とによって結果的に酸素を保持する。すなわち、活性酸
素生成剤６７は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯ_Xを
吸収によって保持する。一方、活性酸素生成剤６７は周
囲の酸素濃度が低下すると硝酸イオンの形で保持されて
いるＮＯ_Xを解放することによって活性酸素を生成す
る。すなわち、活性酸素生成剤６７は周囲の酸素濃度が
低下するとＮＯ_Xを解放する。したがって、本発明の活
性酸素生成剤６７はＮＯ_X保持剤としても機能する。

【０１１４】ここで、活性酸素生成剤６７周りの酸素濃
度が低下する場合とは、上述したように、周囲の雰囲気
はリーン雰囲気であるが活性酸素生成剤６７に微粒子が
付着した場合の他に、フィルタ６０に流入する排気ガス
の空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気
となった場合がある。

【０１１５】周囲の雰囲気はリッチ雰囲気であるが活性
酸素生成剤６７に微粒子が付着することで活性酸素生成
剤６７周りの酸素濃度が低下した場合に解放されたＮＯ
_Xは、上述したように、再び活性酸素生成剤６７に吸収
によって保持される。一方、フィルタ６０に流入する排
気ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ
雰囲気となった場合に解放されたＮＯ_Xは、白金の作用
によって排気ガス中の炭化水素で還元浄化される。云い
換えれば、内燃機関からリッチ空燃比の排気ガスが排出
されるように内燃機関の運転を制御すれば、活性酸素生
成剤６７に保持されているＮＯ_Xを還元浄化することが
できる。したがって、フィルタ６０は、活性酸素生成剤
６７と白金ＰｔとからなるＮＯ_X触媒を担持している。

【０１１６】

【発明の効果】１および７番目の発明によれば、還元剤
濃度増大処理の前期において燃焼室に再び導入せしめら
れる排気ガス中の還元剤濃度が低いとしても、排気浄化
触媒に流入する排気ガス中の還元剤濃度が、早期に、予
め定められた濃度よりも大きくなる。したがって、還元
剤濃度増大処理の前期において、排気浄化触媒における
特定成分の浄化率が高くなる。すなわち、本発明によれ
ば、少ない量の燃料でもって排気浄化触媒において高い
特定成分浄化率が得られる。

【０１１７】２〜５および７番目の発明によれば、リッ
チ処理が終了した後において、或る一定期間に亘って、
排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃
比に維持される。したがって、排気浄化触媒における特
定成分の浄化率が高くなる。すなわち、本発明によれ
ば、少ない量の燃料でもって排気浄化触媒において高い
特定成分浄化率が得られる。

【０１１８】６および７番目の発明によれば、燃焼室か
ら排出される排気ガスのほとんどが燃焼室に再び導入さ
れている間に、排気ガスの空燃比が排気ガス全体に亘っ
て均質なリッチ空燃比となる。したがって、全体的に均
質にリッチ空燃比となった排気ガスが排気浄化触媒に供
給されるので、排気浄化触媒における特定成分の浄化率
が高くなる。すなわち、本発明によれば、少ない量の還
元剤でもって排気浄化触媒において高い特定成分浄化率
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体
図である。

【図２】第１実施形態に従ってリッチ処理が実行された
ときの各種パラメータの推移を示すタイムチャートであ
る。

【図３】第１実施形態のリッチ処理を実行するためのル
ーチンを示すフローチャートである。

【図４】別の構成の内燃機関の全体図である。

【図５】第２実施形態に従ってリッチ処理が実行された
ときの各種パラメータの推移を示すタイムチャートであ
る。

【図６】第２実施形態のリッチ処理を実行するためのル
ーチンを示すフローチャートである。

【図７】第２実施形態のＥＧＲ開度制御を実行するため
のルーチンを示すフローチャートである。

【図８】第４実施形態に従ってリッチ処理が実行された
ときの各種パラメータの推移を示すタイムチャートであ
る。

【図９】第４実施形態のリッチ処理を実行するためのル
ーチンを示すフローチャートである。

【図１０】第５実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機
関の全体図である。

【図１１】パティキュレートフィルタを示す図である。

【図１２】パティキュレートフィルタにおける微粒子酸
化除去作用を説明するための図である。

【符号の説明】

１…機関本体５…燃焼室６…燃料噴射弁２０…スロットル弁２５…ＮＯ_X触媒２９…ＥＧＲ通路３１…ＥＧＲ弁６０…パティキュレートフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＲＳＴＦ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ＦＦ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ３０１Ｎ３０１Ｒ３０１ＴＦターム(参考） 3G005 DA02 EA16 FA35 GB15 GB24 GD11 GD16 HA05 HA12 JA02 JA36 JA38 JB02 3G084 AA01 AA03 BA02 BA05 BA08 BA09 BA13 BA14 BA15 BA20 BA24 DA02 DA10 DA19 DA27 EA11 EB22 FA07 FA10 FA29 FA33 FA38 3G090 AA03 BA01 CA01 CA02 CB21 DA18 DA20 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB00 AB06 AB13 BA14 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DB06 DB10 EA00 EA01 EA03 EA05 EA07 EA30 EA31 EA34 FB10 FB11 FB12 FC02 GA06 GA20 GA24 GB01X GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA14 HA37 3G301 HA02 HA04 HA06 HA13 JA02 JA15 JA24 JA25 JB09 LA03 LB11 MA11 MA18 MA26 NA08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01A PA01Z PA17Z PD02A PD02Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の燃焼室から排出される排気ガ
ス中の特定成分を浄化するための排気浄化触媒と、燃焼
室または排気ガス中に還元剤を供給するための還元剤供
給手段とを具備し、上記排気浄化触媒がそこに流入する
排気ガス中の還元剤濃度が予め定められた濃度よりも高
いときに排気ガス中の特定成分を還元剤によって還元浄
化することができ、予め定められた条件が成立したとき
に上記還元剤供給手段によって予め定められた量の還元
剤を供給することで排気浄化触媒に流入する排気ガス中
の還元剤濃度を上記予め定められた濃度よりも高くする
還元剤濃度増大処理が実行されるようになっている排気
浄化装置において、内燃機関が燃焼室から排出された排
気ガスを上記還元剤供給手段の下流から再び燃焼室に導
入させることができるように構成されており、上記還元
剤濃度増大処理の実行中に排気ガスが燃焼室に導入され
ており、該還元剤濃度増大処理の実行中において該還元
剤濃度増大処理が開始されてから予め定められた期間に
おいては、上記予め定められた量よりも多い量の還元剤
が還元剤供給手段によって供給されるようにしたことを
特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】内燃機関の燃焼室から排出される排気ガ
ス中の特定成分を浄化するための排気浄化触媒と、燃焼
室または排気ガス中に還元剤を供給するための還元剤供
給手段とを具備し、上記排気浄化触媒がそこに流入する
排気ガス中の還元剤濃度が予め定められた濃度よりも高
いときに排気ガス中の特定成分を還元剤によって還元浄
化することができ、予め定められた条件が成立したとき
に上記還元剤供給手段によって還元剤を供給することで
排気浄化触媒に流入する排気ガス中の還元剤濃度を上記
予め定められた濃度よりも高くする還元剤濃度増大処理
が実行されるようになっている排気浄化装置において、
内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを上記還元剤
供給手段の下流から再び燃焼室に導入させることが可能
であって燃焼室に再び導入される排気ガスの量を制御す
ることができるように構成されており、上記還元剤濃度
増大処理の実行中に排気ガスが燃焼室に導入されてお
り、該還元剤濃度増大処理の終了前の予め定められたタ
イミングにおいて燃焼室へ導入される排気ガスの量を少
なくするようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄
化装置。
【請求項３】還元剤濃度増大処理の終了前の予め定め
られたタイミングから、排気浄化触媒から流出する排気
ガス中の還元剤濃度が予め定められた濃度となるまで、
燃焼室へ導入される排気ガスの量が少なくされているこ
とを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項４】燃焼室から排出された排気ガスを還元剤
供給手段下流から再び燃焼室に導入させるための排気導
入通路と、該排気導入通路を介して燃焼室に再び導入さ
れる排気ガスの量を制御するための排気ガス量制御弁と
を具備し、還元剤濃度増大処理の終了前の上記予め定め
られたタイミングにおいて上記排気ガス量制御弁の開度
を小さくすることによって燃焼室へ導入される排気ガス
の量を少なくするようにしたことを特徴とする請求項２
に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】排気浄化触媒上流に排気ターボチャージ
ャの排気タービンが配置されており、該排気ターボチャ
ージャがその排気タービンを通過する排気ガスの流量を
制御することができるようになっており、燃焼室から排
出された排気ガスを還元剤供給手段下流から再び燃焼室
に導入させるための排気導入通路が上記排気タービン上
流から分岐し、上記排気タービンを通過する排気ガスの
流量を制御することによって上記排気導入通路を介して
燃焼室に再び導入される排気ガスの量が制御され、還元
剤濃度増大処理の終了前の上記予め定められたタイミン
グにおいて上記排気タービンを通過する排気ガスの流量
を多くすることによって燃焼室へ導入される排気ガスの
量を少なくするようにしたことを特徴とする請求項２に
記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】内燃機関の燃焼室から排出される排気ガ
ス中の特定成分を浄化するための排気浄化触媒と、該排
気浄化触媒上流において燃焼室または排気ガス中に還元
剤を供給するための還元剤供給手段とを具備し、上記排
気浄化触媒がそこに流入する排気ガス中の還元剤濃度が
予め定められた濃度よりも高いときに排気ガス中の特定
成分を還元剤によって還元浄化することができ、予め定
められた条件が成立したときに上記還元剤供給手段によ
って還元剤を供給することで排気浄化触媒に流入する排
気ガス中の還元剤濃度を上記予め定められた濃度よりも
高くする還元剤濃度増大処理が実行されるようになって
いる排気浄化装置において、内燃機関が燃焼室から排出
された排気ガスを上記還元剤供給手段の下流から再び燃
焼室に導入させることが可能であって燃焼室に再び導入
される排気ガスの量を制御することができるように構成
されており、上記還元剤濃度増大処理の実行中において
は燃焼室から排出される排気ガスのほとんどが燃焼室に
再び導入されるようにし、上記還元剤濃度増大処理が終
了したときに燃焼室から排出される排気ガスのほとんど
が排気浄化触媒に流入するようにしたことを特徴とする
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】上記還元剤供給手段が燃焼室内に燃料を
供給するための燃料噴射弁であり、上記還元剤濃度増大
処理では該燃料噴射弁から燃料が還元剤として噴射され
ることによって排気浄化触媒に流入する排気ガス中の還
元剤濃度が上記予め定められた濃度よりも高くされ、上
記還元剤濃度増大処理が内燃機関が減速運転せしめられ
ており且つ内燃機関を駆動するために噴射される燃料の
量が零とされている条件が満たされたときに実行される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の
内燃機関の排気浄化装置。